DE599476C

DE599476C - Process for preparing vinasse from cellulose sugar for re-fermentation

Info

Publication number: DE599476C
Application number: DEH122688D
Authority: DE
Inventors: Dr Eduard Faerber
Original assignee: HOLZHYDROLYSE AG
Current assignee: HOLZHYDROLYSE AG
Priority date: 1929-07-28
Filing date: 1929-07-28
Publication date: 1934-07-03

Description

Verfahren zur Vorbereitung von Schlempe aus Cellulosezucker für erneute Vergärung Bei der Verzuckerung von Cellulose durch konzentrierte Säuren, z. B. konzentrierte Salzsäure, erhält man zunächst Zuckerarten, die nicht direkt vergärbar sind. Man muß sie durch eine hydrolytische Aufspaltung erst in die einfachen, der Glukose entsprechenden Zuckerarten umwandeln, ehe sie von den normalen Gärungserregern angegriffen werden kiiniien. Diese Umwandlung in vergärbaren Zucker geht zwar in Lösungen, die in bezug auf den Zucker sehr verdünnt sind, leicht und vollständig vor sich, aber bei höheren Konzentrationen an Zucker bietet die vollständige Umwandlung Schwierigkeiten. Die Polysaccharide, die durch die Einwirkung der konzentrierten Säure entstanden sind, verhalten sich in dieser Hinsicht wesentlich anders, als die seit längerer Ziet bekannten Polysaccliaride wie Rohrzucker oder Dextrin. Der Unterschied erstreckt sich auch darauf, daß diejenigen Anteile des polymeren Zuckers aus Cellulose, die von der hydrolytischen Spaltung nicht ganz erfaßt werden, der Gärung vollständig entgehen. Es hat sich außerdem gezeigt, daß oft bei der Vergärung dieser Zuckerarten ein, wenn auch kleiner Teil revertiert, d. h. wieder zu polymerem Zucker aufgebaut wird. Damit verringert sich die Ausbeute in entsprechendem Maße. Als drittes Moment kommt hinzu, daß der bei der alkoliolisclien oder milchsauren Gärung mit den üblichen Pilzen verbleibende Zuckerrest die anfänglich anwesenden Pentösen mit enthält, die aber nunmehr in sehr starker Verdünnung und sehr schwer verwertbarer Form vorliegen.Process for preparing vinasse from cellulose sugar for renewed Fermentation In the saccharification of cellulose by concentrated acids, e.g. B. concentrated Hydrochloric acid, one initially receives types of sugar that cannot be fermented directly. Man it must first be broken down into the simple one, glucose, through hydrolytic splitting convert the corresponding types of sugar before they are attacked by the normal fermentation pathogens become kiiniien. This conversion into fermentable sugar goes into solutions that with respect to the sugar are very dilute, light and complete in front of them, but complete conversion presents difficulties at higher concentrations of sugar. The polysaccharides produced by the action of the concentrated acid behave in this respect significantly different than those for a long time Ziet well-known polysaccharides such as cane sugar or dextrin. The difference extends also on the fact that those proportions of the polymeric sugar from cellulose, the are not completely covered by hydrolytic cleavage, fermentation completely escape. It has also been shown that these types of sugar are often fermented a part, albeit a small one, is reverted, d. H. rebuilt into polymeric sugar will. This reduces the yield accordingly. As a third moment there is also the fact that the alcoholic or lactic acid fermentation with the usual Mushrooms remaining sugar residue contains the initially present pentoses with the but now in a very strong dilution and a form that is very difficult to use.

Es ist bekannt, Nährstoffe, die in der Schlempe bei Vergärung von Getreide oder Melasse verbleiben, dadurch weiter auszunutzen, daß man das Material für einen neuen Vergärungsansatz durch die Schlempe verdünnt. Bei Holzzucker würde aber ein Zusatz der Schlempe zu dem fertigen Gäransatz keine verbesserte Ausnutzung des Zuckers gestatten. Auch bei der Verarbeitung von cellulosehaltigen Materialien auf v ergärbaren Zucker durch hohes Erhitzen mit verdünnten Säuren hat man sich- bemüht, die Schlempe weiter auszunutzen und sie als Zusatz zu der Aufschließungsflüssigkeit für das celtuloselialtige Material gegeben. Aber dabei ist die Gefahr erhöhter Zuckerzerstörung durch die bei der Aufschließung der Cellulose angewandte Temperatur viel größer als die beabsichtigte Verbesserung.It is known to contain nutrients in the vinasse when fermenting Grains or molasses are left to be exploited further by using the material diluted by the stillage for a new fermentation approach. With wood sugar it would but adding the stillage to the finished fermentation batch does not improve the utilization allow the sugar. Also when processing cellulosic materials on fermentable sugar by high heating with dilute acids one has endeavored to further exploit the stillage and use it as an additive to the digestion liquid given for the celtuloselialtige material. But there is also the risk of increased sugar destruction much higher due to the temperature used to break down the cellulose than the intended improvement.

Während bei solchem Verfahren der unvergorene Zucker der Schleinpe in dem auf Cellulose wirkenden System angewandt werden soll und dabei leicht der Zerstörung anlieimfällt, wird nach der vorliegenden Erfindung die mit konzentrierten Säuren leergestellte und für sich nicht vergärbare wasserlösliche Zuckerart zu der Schlempe zugesetzt. Diese enthält eine im wesentlichen gleiche Zuckerart, so daß ihr entsprechend die Bedingungen der Hydrolyse gewählt werden können.While in such a process the unfermented sugar of the Schleinpe is to be applied in the system acting on cellulose and thereby easily the Destruction is possible, is concentrated according to the present invention with Water-soluble acids that are empty and cannot be fermented per se Type of sugar added to the vinasse. This contains essentially the same type of sugar, so that the conditions of hydrolysis can be selected according to it.

Für die technische Durchführbarkeit der vorliegenden Erfindung ist es ferner wesentlich, daß der aus Cellulose hergestellte polymere Zucker in hochkonzentrierter Form vorliegt, wie es bei der Verwendung von konzentrierten Säuren als_ Aufschließungsflüssigkeit erreicht wird; denn sonst würde durch die Rücknahme der großen Flüssigkeitsmengen mit der Schlempe durch zunehmende Verdfinnungen das Verfahren unwirtschaftlich.For the technical feasibility of the present invention is It is also essential that the polymeric sugar produced from cellulose is highly concentrated Form is present, as it is with the use of concentrated acids as digestion liquid is achieved; because otherwise would by taking back the large amounts of liquid with the stillage the process becomes uneconomical due to increasing thinning.

Die nach der Gärung und Entfernung ihrer Produkte verbleibende Schlempe kann je nach der Art, wie die Vorbereitung für die Gärung gelungen war, etwa 25°/a des angewandten Zuckers in unvergärbarer Form enthalten. Diesen beträchtlichen Anteil des angewandten Materials kann man nach der vorliegenden Erfindung wieder nutzbar machen. Wenn man diese Schlempe durch Zusatz von frischem zu hydrolysierendem Zucker und der notwendigen Menge Säure wieder auf die Zusammensetzung der Ausgangslösung bringt, so kann man sie erneut hydrolysieren und zur Gärung verwenden. In dem diesmal verbleibenden Vergärungsrest sind die Pentosen auf die doppelte Konzentration angereichert und der gesamte nicht vergorene Zucker beträgt wieder etwa :251t o derjenigen Zuckermenge, die für die zweite Gärung angewandt wurde. Das bedeutet aber nur rund 15 °/o der gesamten für die beiden Gärungen angewandten Menge. Durch Widerholung dieser Operation verringert man den anteiligen Gärungsverlust noch stärker und reichert zugleich an Menge und Konzentration die Pentosen so stark an, daß besondere Maßnahmen für deren Verwertung lohnend werden. Sie können z. B. darin bestehen, daß man durch Pentose vergärender Pilze organische Säuren herstellt, oder auch darin, daß man die Pentosen in Substanz isoliert.The stillage remaining after fermentation and removal of its products depending on the way in which the preparation for fermentation was successful, about 25% / a of the applied sugar in non-fermentable form. That sizeable portion of the applied material can be reused according to the present invention do. If you can make this stillage by adding fresh sugar to be hydrolyzed and the necessary amount of acid back to the composition of the starting solution it can be hydrolyzed again and used for fermentation. This time Remaining fermentation residue, the pentoses are enriched to double the concentration and the total non-fermented sugar is again about: 251t o that amount of sugar which was used for the second fermentation. But that means only around 15 per cent total amount used for the two fermentations. By repeating this operation one reduces the proportionate fermentation loss even more and enriches at the same time in amount and concentration the pentoses so strongly that special measures for whose exploitation will be worthwhile. You can e.g. B. consist in that you go through Pentose fermenting mushrooms produces organic acids, or in that one the pentoses isolated in substance.

Beispielsweise erhält man aus iooo g Holzzucker, der in bekannter Weise durch Erhitzen in 2o°/oiger Lösung, die o,8°%ig an 1-iCl war, nach 15 Minuten bei 13o° in die monomeren Zucker aufgespalten war, q.70 ccm Alkohol und 2=o g umvergorenen Zucker. Wie stark dieser Zucker durch das vorliegende Verfahren noch zur Alkoholerzeugung ausgenutzt werden kann, ergibt sich schon nach zweimaliger Schlemperücknahme, bei der insgesamt 254o g Zucker verarbeitet und daraus insgesamt 13o6 ccm Alkohol erhalten werden, so daß jetzt aus iooo g Zucker 520 ccm Alkohol erzielt wurden. Benutzt man die Schlempe nur zum Verdünnen des für sich hydrolysierten polymeren Zuckers, so könnte man nur an Nährsalzen sparen, aber nicht die Ausbeute wesentlich erhöhen.For example, 100 g of wood sugar, which was split into the monomeric sugar after 15 minutes at 130 ° by heating in a 20% solution containing 0.8% strength in 1-iCl, was obtained in a known manner ccm alcohol and 2 = above fermented sugar. The extent to which this sugar can still be used for alcohol production by the present process becomes apparent after two times the malt is withdrawn, in which a total of 2540 g of sugar are processed and a total of 13o6 cc of alcohol is obtained, so that 520 cc of alcohol are now obtained from 1000 g of sugar . If the stillage is only used to dilute the polymeric sugar which has been hydrolyzed per se, one could only save on nutrient salts, but not increase the yield significantly.

Bei dieser Arbeitsweise macht man sich in gewissem Umfange unabhängig von dem nicht immer zu erreichenden und jedenfalls sorgfältige Kontrolle erfordernden quantitativen Verlauf der hydrolytischen Aufspaltung der Zuckerarten. Indem man das Produkt der Hydrolysenreaktion, den inonomeren Zucker, entfernt, kann man -immer mehr von dein polymeren in dieser Richtung umwandeln. Die Entfernung des monomeren Zuckers geschieht dann gleichzeitig durch diejenige Operation, für welche man die hydrolytische Spaltung brauchte.In this way of working one makes oneself to a certain extent independent of the quantitative course of the hydrolytic splitting of the sugars, which cannot always be achieved and which in any case requires careful control. By removing the product of the hydrolysis reaction, the inonomic sugar, one can - convert more and more of your polymer in this direction. The removal of the monomeric sugar then takes place at the same time as the operation for which the hydrolytic cleavage was needed.

Das gleiche Prinzip läßt sich anwenden, wenn nicht Alkohol oder Milchsäure, sondern Hefe das Hauptprodukt darstellt. Die Grenzen für die Anwendbarkeit dieser Methode liegen darin, daß sich Salze und gärungshemmende Stoffe anreichern, wenn man zu oft die Schlempe zurückführt. Man muß nach jeder Operation einen Teil der Schlempe für ihre besondere Verwertung abstoßen und entsprechende Mengen frisches Wasser einführen.The same principle can be applied if not alcohol or lactic acid, but yeast is the main product. The limits to the applicability of this The method is that salts and fermentation-inhibiting substances accumulate when too often the stillage is brought back. After every operation you have to do a part of the Repel stillage for their special use and corresponding quantities of fresh Introduce water.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for preparing the vinasse used in the fermentation of polymeric sugar from the hydrolysis of cellulosic substances by means of concentrated acid, for renewed fermentation, characterized in that that the stillage is mixed with fresh polymeric sugar and in a known manner one is subjected to acidic boiling.

2. The method according to claim 1, characterized in that that one separates the pentoses enriched in the stillage, uni them further for themselves to use.